Polymere verstehen: Eigenschaften, Anwendungen & Klassifikation

Was sind Polymere?

• Hochmolekulare Materialien.
• Molekulargewicht von 10³ bis 10⁶ Dalton oder mehr.
• Gebildet durch die Kombination einer großen Zahl kleiner Einheiten.
• Diese kleinen Einheiten werden als Monomere bezeichnet.

Anwendungen von Polymeren

• Luft- und Raumfahrt
• Maschinenbau
• Hochbelastbare aromatische Fasern
• Nicht brennbare Polymere
• Abbaubare Polymere
• Medizinische Anwendungen
• Elektrische Leitfähigkeit vergleichbar mit Metallen
• Unlösliche Träger für die Katalyse oder Synthese von Proteinen und Nukleinsäuren
• Elektronik

Klassifikation von Polymeren

Biologische Polymere

• Natürliche:
  • Polysaccharide (Cellulose, Stärke, Baumwolle)
  • Proteine (Biopolymere, Wolle)
  • Naturkautschuk (cis-1,4-Polyisopren)
• Synthetische:
  • Gummi
  • Kunststoffe
  • Fasern
  • Beschichtungen
  • Klebstoffe

Anorganische Polymere

• Natürliche:
  • Ton
  • Sand
• Synthetische:
  • Fasern (Glasfaser)
  • Gummi (Silikon)

Klassifikation nach Polymerisationsmechanismus

• Carothers (1929): Kondensations- und Additionspolymerisation
• Flory (1950): Stufenwachstums- und Kettenwachstumspolymerisation

Additionspolymere (Kettenwachstumspolymere)

Sie werden durch die Addition eines Monomermoleküls an ein anderes gebildet.

Kondensationspolymere (Stufenwachstumspolymere)

Sie entstehen durch die Verknüpfung zweier verschiedener funktioneller Gruppen unter Abspaltung eines kleinen, stabilen Moleküls.

• Kettenwachstumspolymerisation
• Stufenwachstumspolymerisation

Klassifikation nach thermischem Verhalten

Thermoplaste

Thermoplaste sind Kunststoffe, die beim Erhitzen schmelzen und sich verformen lassen. Dieser Prozess ist reversibel.

Im Gegensatz dazu schmelzen vernetzte Materialien, sogenannte Duroplaste, beim Erhitzen nicht.

Kunststoffe, Elastomere und Fasern im Vergleich

Warum bezeichnen wir etwas als Kunststoff und nicht als Gummi oder Elastomer? Der Unterschied liegt in ihrer Verformbarkeit und Rückstellfähigkeit.

Ein Elastomer kann gedehnt werden und kehrt dann in seine ursprüngliche Form zurück. Ein Stück Kunststoff hingegen neigt dazu, eine bleibende Verformung zu zeigen.

Kunststoffe widerstehen Verformung besser als Elastomere. Ein Kunststoff kann gedehnt werden, behält aber seine Form, nachdem die Dehnung beendet ist. Elastomere hingegen kehren in ihre ursprüngliche Form zurück.

Fasern verformen sich beim Dehnen nur sehr wenig.

Harte und weiche Kunststoffe

Ihre Tastatur ist steif, aber der Kunststoff für Computerkabel ist weich. Dies liegt daran, dass durch die Zugabe von Weichmachern die Glasübergangstemperatur (Tg) angepasst wurde, um Flexibilität zu erreichen.

Spezifische Polymere

Polyethylen (PE)

Anwendungen: Einkaufstüten, Shampoo-Flaschen, Kinderspielzeug und sogar kugelsichere Westen.

Lange Polyethylenketten können verzweigt sein (PE-LD, Low-Density Polyethylene). Wenn sie unverzweigt sind, spricht man von linearem Polyethylen (HDPE, High-Density Polyethylene). Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (PE-UHMW) wird als Faser verwendet und kann sogar Kevlar ersetzen.

Polypropylen (PP)

Polypropylen erfüllt eine doppelte Funktion als Kunststoff und Faser. Es wird für Lebensmittelbehälter verwendet, die spülmaschinenfest sind, und ist ideal für Innen- und Außenbereiche wie Teppiche oder Poolabdeckungen. Im Gegensatz zu Nylon nimmt Polypropylen, ähnlich wie Polyethylen, kein Wasser auf.

Polystyrol (PS)

(Keine weiteren Informationen im Originaltext vorhanden.)